Autonome mobile Roboter in der Produktion: Vom Pilot zur Flotte

Ein autonomer mobiler Roboter (AMR) transportiert Material in der Produktion selbständig und navigiert mit Sensoren und Karte frei durch die Halle. Er wird zur Flotte, sobald Leitsteuerung und Schnittstellen sowie Betriebsorganisation mitwachsen. Der Pilot mit wenigen Fahrzeugen beweist die Technik. Die Entscheidung über die Flotte hängt an Wirtschaftlichkeit und Prozessintegration sowie an einem Eigentümer für den Betrieb.

Dieser Beitrag ordnet AMR gegenüber fahrerlosen Transportsystemen ein, beschreibt vier Reifegrade vom Pilot zur Flotte mit Kriterien für den Übergang, zeigt einen Rechenweg für die Wirtschaftlichkeit und erklärt, welche Rollen im Betrieb gebraucht werden. Er richtet sich an Werks- und Logistikleiter sowie Geschäftsführer, die nach einem erfolgreichen Test entscheiden, ob und wie weit sie ausbauen.

Was ist ein autonomer mobiler Roboter und worin unterscheidet er sich vom FTS?

Ein autonomer mobiler Roboter ist ein fahrerloses Transportfahrzeug, das seine Umgebung mit Sensoren erfasst, eine Karte nutzt und seinen Weg selbst wählt, während ein klassisches fahrerloses Transportsystem (FTS) festen Spuren folgt. Klassische Systeme fahren auf Magnetband, Induktionsschleife oder nach Reflektoren. Die Strecke ist damit fest, und jede Änderung des Layouts bedeutet Umbau. Ein AMR umfährt Hindernisse, nimmt bei gesperrtem Gang eine andere Route und lässt sich über Software auf neue Strecken einstellen.

Die Abgrenzung ist fließend, denn viele Hersteller bieten Mischformen an, und die einschlägige Norm ISO 3691-4 für fahrerlose Flurförderzeuge erfasst beide Bauarten. Für die Entscheidung zählt weniger der Name als die Frage, wie stabil Ihre Strecken sind. Bei festen, hochfrequenten Routen mit hoher Last kann ein klassisches FTS die wirtschaftlichere Lösung sein. Bei wechselnden Wegen, gemischten Verkehren mit Menschen und Staplern und häufigen Änderungen ist der AMR im Vorteil. Wie Kosten und Auslastung beider Systeme verglichen werden, zeigt auch der Beitrag zu Robotern in der Intralogistik.

Der Markt wächst. Nach Angaben der International Federation of Robotics wurden 2022 weltweit mehr als 86.000 professionelle Serviceroboter für Transport und Logistik verkauft, 44 Prozent mehr als im Vorjahr. Transport von Waren war damit die größte Anwendungsgruppe unter den professionellen Servicerobotern, und der Verband führt das Wachstum auf den Mangel an Arbeitskräften zurück. Die Zahl umfasst mehr als AMR in der Produktion, zeigt aber die Richtung. Wie sich Automatisierung gegen Personalengpässe einordnet, beschreibt der Beitrag zur Automatisierung gegen Fachkräftemangel.

Warum bleiben AMR-Piloten stecken?

AMR-Piloten bleiben stecken, weil der Pilot eine andere Aufgabe löst als die Flotte. Im Pilot fahren ein bis drei Fahrzeuge auf einer abgegrenzten Strecke, begleitet vom Lieferanten und mit hoher Aufmerksamkeit aller Beteiligten. Die Flotte braucht Dinge, die der Pilot nicht prüft: eine Leitsteuerung, die Aufträge verteilt und Verkehr auf Kreuzungen regelt, Schnittstellen zum Lager- und Fertigungssystem, Ladeinfrastruktur, Funknetz in der ganzen Halle, ein Verfahren für Störungen und Menschen, die diesen Betrieb jeden Tag verantworten.

Dazu kommt die Herstellerfrage. Wer Fahrzeuge verschiedener Hersteller einsetzen will, braucht eine gemeinsame Sprache zwischen Fahrzeug und Leitsteuerung. Der Verband der Automobilindustrie und der VDMA haben dafür die Schnittstelle VDA 5050 entwickelt, die Aufträge und Statusmeldungen herstellerübergreifend beschreibt. Ob Ihr Lieferant sie unterstützt, gehört vor den Piloten in das Lastenheft der Auswahl, weil sie später den Wechsel oder die Ergänzung von Fahrzeugen erleichtert.

Ein dritter Grund liegt in der Organisation. Im Pilot fehlt ein Eigentümer für den Betrieb. Die Intralogistik verweist auf die IT, die IT auf die Instandhaltung, und niemand verantwortet Verfügbarkeit und Eingriffe. Ein Pilot ohne diese Rolle zeigt gute Fahrten und hinterlässt keine Entscheidung.

Welche Reifegrade führen vom Pilot zur Flotte?

Vom Pilot zur Flotte führen vier Reifegrade, und jeder endet mit einer Entscheidung anhand von Kennzahlen. Das Modell hilft, den nächsten Schritt zu bestimmen und Investitionen in Stufen freizugeben.

Der Übergang von Stufe 2 zu Stufe 3 ist die kritische Schwelle. Hier endet die Aufmerksamkeit des Projektteams, und der Betrieb muss ohne Sonderbetreuung funktionieren. Zwei Fragen helfen bei der Entscheidung: Läuft der Pilot mit den Kräften der Schicht und ohne den Projektleiter vor Ort? Liegt die Zahl der Eingriffe je Fahrzeug und Schicht so niedrig, dass eine Person mehrere Fahrzeuge betreuen kann? Wenn eine der Antworten Nein lautet, gehört die Ursache in den Prozess oder in die Konfiguration, bevor weitere Fahrzeuge beschafft werden.

Wie rechnet sich eine AMR-Flotte?

Eine AMR-Flotte rechnet sich, wenn der jährliche Nettonutzen die Gesamtinvestition in der gewünschten Zeit zurückzahlt, und die Gesamtinvestition umfasst mehr als den Preis der Fahrzeuge. Der Rechenweg hat fünf Schritte.

1. Transportaufkommen erfassen: Wie viele Transporte je Schicht fallen auf der Strecke an, mit welcher Länge und welchem Gewicht?
2. Heutigen Aufwand bewerten: Stunden pro Jahr, die Mitarbeitende mit Transporten verbringen, mal Vollkosten je Stunde. Dazu gehören Wartezeiten und Leerfahrten sowie Suchzeiten.
3. Investition ermitteln: Fahrzeuge, Leitsteuerung, Anbindung an die Systeme, Ladeinfrastruktur, Funknetz, Anpassung der Wege und Schulung.
4. Laufende Kosten ansetzen: Wartung und Softwarepflege, Energie sowie der Anteil einer Person für die Flottenbetreuung.
5. Nettonutzen und Rückzahlzeit bilden: Gesparte Kosten abzüglich laufender Kosten, danach Investition geteilt durch Jahresnutzen.

Ein Rechenbeispiel zur Veranschaulichung: Verbringen Mitarbeitende pro Schicht insgesamt 12 Stunden mit Transporten und arbeiten zwei Schichten an 230 Tagen, sind das 5.520 Stunden im Jahr. Bei Vollkosten von 40 Euro je Stunde ergibt das rund 220.000 Euro. Diese Zahlen sind angenommen, Ihre eigenen Werte setzen Sie ein. Entscheidend ist ein Punkt: Der Nutzen entsteht erst, wenn die frei werdende Zeit tatsächlich anders eingesetzt wird, etwa für Fertigung oder Qualitätsprüfung, oder wenn Stellen nicht nachbesetzt werden. Zeit, die lediglich verteilt wird, erscheint in der Rechnung als Einsparung und im Betrieb als nichts. Weitere Grundlagen zur Investitionsrechnung liefert der Beitrag zu Roboterzellen planen, und Alternativen zum Kauf beschreibt der Beitrag zu Robotics as a Service.

Welche Rollen braucht der Betrieb einer AMR-Flotte?

Der Betrieb einer AMR-Flotte braucht vier Rollen, die vor der Beschaffung benannt sein sollten. Der Eigentümer des Prozesses, meist die Leitung der Intralogistik, verantwortet die Transportleistung samt Kosten. Die Flottenbetreuung überwacht den Betrieb und löst Störungen, außerdem pflegt sie Karte und Einstellungen der Leitsteuerung. Die IT stellt Netz und Schnittstellen bereit und sichert die Software. Die Instandhaltung wartet die Fahrzeuge nach Plan. Für die Sicherheit im Betrieb gelten die Anforderungen der Norm ISO 3691-4, die Fachleute für Arbeitsschutz und der Hersteller bei der Inbetriebnahme prüfen und dokumentieren.

Zwei Muster verursachen in der Praxis Ärger. Das erste ist ein Verkehrsregelwerk, das niemand pflegt: Menschen und Stapler halten sich nicht an Fahrwege, und die Fahrzeuge stehen. Das zweite ist die Belegschaft, die nicht eingebunden wurde. Wenn die Mitarbeitenden in den Schichten den Roboter als Konkurrenz sehen, wächst das Risiko für blockierte Fahrwege und Störungen. Frühe Einbindung, klare Aussagen zu den Aufgaben der Zukunft und eine Schulung für Betreuung und Eingriffe verändern das Bild.

Gemeinsam mit Niehues Consulting vom Pilot zur Flotte

Niehues Consulting ist eine Beratung für KI-Management und Organisationsdesign aus der Lieferperspektive mit Sitz in Düsseldorf. Gründer Marin Niehues bringt Automatisierung in den Betrieb, in Projekten von VC-finanzierten Scaleups bis zu DAX-40-Konzernen und in über 20 Ländern auf sechs Kontinenten. Niehues Consulting liefert keine Roboter und integriert keine Fahrzeuge. Die Arbeit umfasst den Business Case mit den Anforderungen, die Einführung samt Delivery Management sowie die Organisation des Betriebs, also die Entscheidung, ob und in welcher Reihenfolge eine Flotte entsteht, und die Frage, wer sie im Alltag verantwortet.

Das Vorgehen folgt dem Niehues Delivery Model mit seinen drei Phasen. Für den Weg vom Pilot zur Flotte zählen drei Prüffragen: Beweist der Prototyp den Nutzen im echten Ablauf mit echten Daten? Ist der Business Case mit realen Werten bestätigt? Wer verantwortet den Betrieb ab dem ersten Tag? Umfang und Konditionen eines Vorhabens werden in der kostenfreien Erstberatung besprochen, die Sie über den Kontakt in 30 Minuten vereinbaren.